Il riscaldamento in corso del lago Michigan aumenta la sua suscettibilità alle carpe asiatiche, in parte riducendo la capacità delle cozze quagga di agire come una barriera ecologica contro il vorace pesce mangia-alghe, secondo un nuovo studio guidato dall’Università del Michigan.
La carpa asiatica e i trilioni di cozze quagga che tappezzano il fondo del lago Michigan sarebbero in competizione per lo stesso cibo – alghe e altri tipi di plancton. Alcuni ricercatori dei Grandi Laghi hanno suggerito che i molluschi delle dimensioni di un’unghia potrebbero aiutare ad evitare che il pesce invasivo prenda piede.
Non contateci, concludono gli autori del nuovo studio di modellazione al computer. Anche nel migliore dei casi, la capacità delle cozze di aiutare a respingere le carpe asiatiche sarebbe limitata nel tempo e nello spazio, e sia il riscaldamento del clima che l’inquinamento dei nutrienti potrebbero diminuire qualsiasi ruolo protettivo che le cozze potrebbero svolgere, i ricercatori hanno determinato.
Il nuovo studio è stato condotto da ricercatori dell’Istituto cooperativo della U-M per la ricerca sui Grandi Laghi e il Laboratorio di ricerca ambientale dei Grandi Laghi della National Oceanic and Atmospheric Administration ed è previsto per la pubblicazione il 7 luglio sulla rivista Biological Invasions. Si concentra sulle due specie di carpa asiatica, la carpa bighead e la carpa argentata, di maggiore preoccupazione per i Grandi Laghi.
Il nuovo documento si basa su uno dello stesso team pubblicato l’anno scorso in Freshwater Biology, che ha trovato che la carpa bighead e la carpa argentata sarebbero in grado di trovare cibo sufficiente nel lago Michigan e che rappresentano un rischio elevato di diventare stabilito lì.
Peter Alsip
“La nostra nuova ricerca dimostra che la presenza di un concorrente alimentare già radicato – le cozze – ha una capacità limitata di agire come una barriera per un’invasione di carpa bighead e argento, e che il riscaldamento del clima e l’arricchimento dei nutrienti potrebbe diminuire ulteriormente la capacità delle cozze di influenzare l’habitat della carpa asiatica”, ha detto l’autore principale dello studio Peter Alsip del Cooperative Institute for Great Lakes Research.
Alsip, che è stato anche il primo autore del documento dell’anno scorso sulla biologia delle acque dolci, ha condotto la ricerca sulle carpe asiatiche per la sua tesi di laurea alla U-M’s School for Environment and Sustainability.
Il nuovo studio esamina come tre fattori – il cambiamento climatico, la gestione dei nutrienti e l’arrivo delle cozze zebra e quagga – hanno influenzato la vulnerabilità del lago Michigan nei confronti delle carpe bighead e argentate, che attualmente risiedono negli spartiacque adiacenti ma non nel lago stesso.
Le quattro mappe mostrano come i livelli di fosforo nutriente e la presenza o l’assenza di cozze quagga nel lago Michigan influenzano il cambiamento di peso annuale per la carpa bighead e argento. Le mappe confrontano le condizioni del lago negli anni ’70 e ’80 – quando le cozze quagga dovevano ancora stabilirsi e prima che fossero attuati gli sforzi per ridurre i livelli di fosforo nutriente e quindi erano molto più alti di oggi – alle condizioni del 2010. Credito immagine: Peter Alsip. Da Alsip et al. in Biological Invasions, luglio 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Le simulazioni del team di condizioni storiche hanno mostrato che il lago Michigan sarebbe stato più ospitale per le carpe asiatiche negli anni 1970 e 1980, quando i livelli del fosforo nutriente erano molto più alti e le cozze zebra e quagga non erano ancora state stabilite. Le simulazioni mostrano che la carpa testa grossa sarebbe cresciuta circa da due a cinque volte più velocemente negli anni ’80, rispetto alle condizioni attuali, con livelli di fosforo più elevati che sono più influenti dell’assenza delle cozze.
Quando i ricercatori hanno simulato i livelli di riscaldamento del clima previsti nei prossimi decenni, l’habitat della carpa asiatica è migliorato in due modi fondamentali.
Il pesce si è nutrito più attivamente nelle acque più calde durante la primavera, e l’annuale “periodo di stratificazione” estivo – quando le acque del lago si separano in tre strati distinti a causa delle differenze di temperatura e densità – è iniziato prima ed è durato più a lungo, limitando il tempo in cui le carpe asiatiche che si nutrono in alto e le cozze che vivono sul fondo si contendono il cibo nelle porzioni superiori della colonna d’acqua.
Le temperature superficiali dei Grandi Laghi si stanno già riscaldando più velocemente dell’aumento medio globale, con le acque superficiali del lago Michigan che si riscaldano al ritmo di circa mezzo grado Fahrenheit per decennio. La durata e l’estensione della copertura di ghiaccio invernale nei Grandi Laghi si sta anche riducendo, e i modelli climatici suggeriscono che il periodo di stratificazione estiva nel lago Michigan e in altri laghi temperati settentrionali diventerà più lungo e inizierà prima negli anni a venire.
La stratificazione anticipata gioverebbe alle carpe asiatiche bloccando l’accesso delle cozze al cibo nelle acque superficiali e aprirebbe anche un habitat offshore precedentemente inadatto al pesce all’inizio dell’anno, secondo il nuovo studio di modellazione. Nelle simulazioni del team guidato dall’U-M, gli anni caldi raddoppiano all’incirca il volume dell’habitat adatto disponibile per la carpa testa grossa in primavera e aumentano il volume dell’habitat primaverile adatto alla carpa d’argento di quasi un terzo.
Una delle nostre scoperte chiave è che la primavera è la stagione più colpita, ed è quando la maggior parte delle specie di pesci nel lago Michigan hanno le loro fasi larvali che mangiano il plancton
“Una delle nostre scoperte chiave è che la primavera è la stagione più colpita, ed è quando la maggior parte delle specie di pesci nel lago Michigan hanno le loro fasi larvali che mangiano il plancton”, ha detto il co-autore dello studio Hongyan Zhang, un ecologo acquatico presso Eureka Aquatic Research a Ann Arbor.
“Così, i cambiamenti climatici e i livelli di nutrienti che favoriscono l’insediamento della carpa asiatica possono anche aumentare gli effetti negativi della carpa asiatica su altre specie di pesci”, ha detto. Zhang, già della U-M’s School for Environment and Sustainability e del Cooperative Institute for Great Lakes Research, è stato il relatore della tesi di Alsip.
I livelli di fosforo sono emersi come il più influente dei tre fattori analizzati nel nuovo studio sull’idoneità dell’habitat della carpa asiatica nel lago Michigan. Gli scenari “High P” dello studio hanno prodotto le stagioni di crescita più lunghe per le carpe asiatiche, la maggiore quantità di habitat adatto e il più alto peso finale dei pesci.
Gli scenari ad alto fosforo sono basati sui carichi di fosforo del lago Michigan negli anni ’70 e ’80, quando sono iniziati gli sforzi per ridurre i livelli del nutriente che promuove le alghe in tutti i Grandi Laghi. La quantità di fosforo che entra nel lago Michigan dai suoi affluenti è diminuita bruscamente da allora e ha mantenuto un livello costante dagli anni 1990.
Ma la ricerca precedente suggerisce che i cambiamenti nell’uso del suolo e nell’idrologia fluviale come risultato dell’espansione urbana e agricola e del cambiamento climatico potrebbero aumentare i livelli di fosforo del lago Michigan nei prossimi decenni. La regione dei Grandi Laghi sta già sperimentando piogge primaverili più frequenti e intense che possono lavare il fosforo dalle superfici terrestri e nei ruscelli e nei fiumi.
Ogni mappa mostra i cambiamenti simulati nel numero di giorni di crescita della carpa bighead nel lago Michigan quando si confrontano due diversi climi. La mappa a sinistra confronta un anno caldo (1998, che aveva temperature dell’acqua all’interno della gamma di valori previsti nel periodo 2030-2090, secondo i modelli climatici) con un anno fresco (1997, un anno con un periodo inverno-primavera più freddo della media, è stato utilizzato nelle simulazioni). La mappa centrale confronta un anno caldo simulato con le condizioni attuali del lago Michigan (ai fini di questo studio, l’anno 2010 rappresenta le condizioni attuali). La mappa a destra confronta le condizioni attuali con quelle di un anno freddo. Credito immagine: Peter Alsip. Da Alsip et al. in Biological Invasions, luglio 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Qualunque aumento futuro dei livelli di fosforo del lago Michigan “creerebbe solo un ambiente più ospitale” per le carpe asiatiche, conclude il nuovo studio.
“L’aspetto più interessante di questo studio, per me, è che dei tre fattori di stress che abbiamo considerato, la riduzione dei nutrienti al lago – imposta dall’accordo sulla qualità dell’acqua dei Grandi Laghi – ha abbassato l’idoneità dell’habitat più per le carpe bighead e argentate invasive”, ha detto il co-autore dello studio Ed Rutherford, un biologo della pesca presso il Laboratorio di ricerca ambientale dei Grandi Laghi del NOAA.
L’impatto delle carpe asiatiche sugli ecosistemi già invasi, così come la vicinanza del fronte d’invasione al lago Michigan, hanno aumentato le preoccupazioni sulla potenziale invasione dei Grandi Laghi attraverso il Chicago Area Waterway System, il collegamento artificiale tra il fiume Illinois e il lago Michigan. Una grande preoccupazione è che le carpe asiatiche possano superare i pesci dei Grandi Laghi che si nutrono di plancton – che includono le fasi larvali della maggior parte delle specie di pesci – e devastare l’industria della pesca della regione che vale 7 miliardi di dollari.
L’anno scorso, il Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti ha inviato al Congresso un piano per installare difese contro le carpe alla Brandon Road Lock and Dam vicino a Joliet, Illinois, circa 40 miglia dal Lago Michigan. Gli otto governatori statunitensi della regione e due premier canadesi hanno approvato il piano. Ma il progetto, che potrebbe costare più di 800 milioni di dollari, è in attesa dell’approvazione del Congresso.
Gli altri co-autori del documento Biological Invasions sono Mark Rowe e Doran Mason del NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory, Catherine Riseng della U-M School for Environment and Sustainability e Zhenming Su dell’Institute for Fisheries Research, un’unità cooperativa del Michigan Department of Natural Resources e l’Università del Michigan.
Lo studio è stato finanziato dal Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship, e l’Istituto per la ricerca sulla pesca ha fornito fondi corrispondenti. Un ulteriore supporto è stato fornito dal Michigan Sea Grant, dall’Istituto per la Ricerca sulla Pesca, dall’Istituto Cooperativo per la Ricerca sui Grandi Laghi e dal Laboratorio di Ricerca Ambientale dei Grandi Laghi del NOAA.